一种化学制氢系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种化学制氢系统，该制氢系统包括：进料单元：包括固体物料进料子单元和水进料子单元；反应器：包括保温套和内胆，保温套固定在内胆外部，内胆与进料单元连接，且内胆内放置催化剂；干燥单元：与反应器的气体出口连接，用于氢气的干燥；氢气存储单元：与干燥单元连接，用于储存干燥的氢气或向外提供氢气；吹扫单元：包括抽真空单元以及进料仓吹扫单元，抽真空单元与氢气存储单元连接，用于对反应器、干燥单元以及氢气存储单元进行抽真空；进料仓吹扫单元与氢气存储单元连接，用于吹扫固体物料进料子单元。本实用新型专利技术能产生氢气与大量热，实现热氢联供，且安全性高。且安全性高。且安全性高。

【技术实现步骤摘要】
一种化学制氢系统


[0001]本技术涉及化学制氢
，具体涉及一种化学制氢系统。

技术介绍

[0002]目前应对偏远地区或者野外大量用氢困难，有若干解决方案，如电解水制氢、甲醇重整制氢、化学制氢等。而化学制氢以功耗小、结构简单、补给方便成为野外用氢最合适方案。目前化学制氢包括金属水制氢、硅铁粉制氢、硼氢化物制氢等常用的几类。硅铁粉制氢采用强碱，对设备和操作人员极不友好；硼氢化钠制氢成本太高。而且，由于制氢对于安全性的要求较高，所以目前的制氢设备普遍较为复杂，成本投入大，且不适合野外用氢。
[0003]因此，本领域急需一种结构简单且安全的制氢系统。

技术实现思路

[0004]本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种化学制氢系统。
[0005]为了实现本技术之目的，本申请提供以下技术方案。
[0006]在第一方面中，本申请提供一种化学制氢系统，所述制氢系统包括：
[0007]进料单元：包括固体物料进料子单元和水进料子单元，所述固体物料进料子单元用于向反应器内加入固体金属物料，所述水进料子单元用于向反应器内加入水；
[0008]反应器：包括保温套和内胆，所述保温套固定在内胆外部，所述内胆与进料单元连接，且内胆内放置催化剂；
[0009]干燥单元：与反应器的气体出口连接，用于氢气的干燥；
[0010]氢气存储单元：与干燥单元连接，用于储存干燥的氢气或向外提供氢气；
[0011]吹扫单元：包括抽真空单元以及进料仓吹扫单元，所述抽真空单元与氢气存储单元连接，用于对反应器、干燥单元以及氢气存储单元进行抽真空；所述进料仓吹扫单元与氢气存储单元连接，用于吹扫固体物料进料子单元。
[0012]本申请所使用的反应器本身为法兰密封，可快速拆卸反应器内胆；所有的管道都应做保温处理，防止热量散失；所述反应器内胆中包含有催化金属水解制氢的催化剂，催化剂主要为易溶于水的盐类与消泡剂，盐主要包括氯化钠、锡酸钠、氢氧化铝、氧化钙、硅酸钠、偏铝酸钠等其中的一种或多种，消泡剂主要是为了减少反应产生泡沫，采用常见市售消泡剂即可；反应器内胆使用有一定次数，若干次制氢后内胆内几乎全为氢氧化物沉淀，需要进行重新更换；反应器上有安全阀，当反应器压力过高时，可用于释放压力保证系统安全；反应器上有液位传感器，监测内胆中液位高度并控制进水。本申请所使用的固体金属物料为铝或镁，其形态为粒状，包括但不限于纯金属粒、金属粉造粒、废金属回收造粒。
[0013]在第一方面的一种实施方式中，所述水进料子单元包括热水箱、第一热交换器以及第二热交换器，其中，所述第一热交换器和第二热交换器依次设置在反应器与干燥单元的连接管路上，所述第二热交换器的冷源入口与水源连接，第二热交换器的冷源出口与热
水箱连接，所述第一热交换器的冷源入口与热水箱连接，第一热交换器的冷源出口与热用户连接，所述热水箱与内胆连接，并用于为内胆提供水。由于镁或铝在催化剂作用下，与水反应生成氢气，是一个放热反应，能释放大量的热，这部分热量使得内胆中的水气化，并随着氢气一起从内胆中排出，此时，氢气(含水蒸气)的温度可达到150～200℃，具有很高的热能利用价值。为了利用这部分热能，设置了第一热交换器和第二热交换器，先利用水蒸气加热热水箱中的水，得到低压蒸汽，这部分低压蒸汽可以直接供给水蒸气用户直接使用，也可返送至热水箱内加热其中的水。经过第一热交换器的氢气(含水蒸气)的温度下降，达到约100℃作用，且部分水蒸气冷凝成水，然后氢气(含水蒸气和部分冷凝水)进入第二热交换器，与冷水进行换热，冷水被加热后进入热水箱，而氢气中的大部分水蒸气冷凝成水，被送入水气分离器中进行分离，然后氢气经过干燥器之后，得到干燥的氢气。由于第一热交换器和第二热交换器的存在，热水箱中的水为热水，将其通入内胆中，可以加速反应的进行。也可直接为外界提供热水，适用于野外环境使用。
[0014]在第一方面的一种实施方式中，所述热用户包括热水箱或水蒸气用户。
[0015]在第一方面的一种实施方式中，所述干燥单元包括依次连接的水气分离器和干燥器。本申请所使用的水气分离器和干燥器均为现有技术，干燥器可采用分子筛、吸水树脂或者变色硅胶等。
[0016]在第一方面的一种实施方式中，所述固体物料进料子单元包括依次连接的漏斗、第一电动球阀、进料仓和第二电动球阀，其中所述进料仓为密闭仓，所述第二电动球阀的出口与反应器内胆连通。设置第一电动球阀和第二电动球阀，是为了配合后续的制氢方法，避免空气混入系统。
[0017]在第一方面的一种实施方式中，所述氢气存储单元包括储罐，所述储罐设有一个进口和至少三个出口，所述进口与干燥单元连接，一个出口与氢气用户连接，一个出口通过三号电动球阀与抽真空单元连接，另一个出口与进料仓吹扫单元连接。
[0018]在第一方面的一种实施方式中，所述进料仓吹扫单元包括第一电磁阀、第一过滤器、第二电磁阀和第二过滤器，其中，所述储罐的一个出口依次连接第一电磁阀、第一过滤器、进料仓、第二过滤器和第二电磁阀。
[0019]在第一方面的一种实施方式中，所述保温套和内胆之间设有加热装置。当首次使用该系统或者停机后再次使用该系统时，由于反应还未开始，所以热水箱中的水并未被加热，即进入内胆的水是冷水，此时反应速度慢。为了提高反应速率，在内胆外部设置加热装置，使得冷水被加热，加快初期的反应速率。当反应正常进行时，加热装置关闭即可。本申请所使用的加热装置为现有技术，如电热丝等，可利用蓄电池等电力设备供能。
[0020]在第二方面，本申请还提供了一种利用如上所述化学制氢系统进行的化学制氢方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
[0021](1)关闭进料单元以及氢气存储单元与外界的连接，打开抽真空单元与氢气存储单元的连接，利用抽真空单元对系统进行抽真空，使得系统内的压力低于大气压，然后断开抽真空单元与氢气存储单元的连接，检查系统气密性；
[0022](2)当气密性检查没有问题后，水进料子单元先向内胆加入水，然后固体物料进料子单元向内胆加入少量固体金属物料，待系统内压力恢复为大气压时，打开抽真空单元与氢气存储单元的连接，再次利用抽真空单元对系统进行抽真空，一段时间后断开抽真空单
元与氢气存储单元的连接；
[0023](3)固体物料进料子单元向内胆加入固体金属物料，氢气经过干燥单元干燥后进入氢气存储单元进行储存，当需要使用氢气时，氢气存储单元向外提供氢气；
[0024](4)当需要增加固体金属物料时，打开固体物料进料子单元与外界的通道，然后将固体金属物料放置在固体物料进料子单元中，然后关闭固体物料进料子单元与外界的通道，打开进料仓吹扫单元，利用氢气存储单元中的氢气对固体物料进料子单元进行吹扫，然后打开固体物料进料子单元与内胆的连接，使得固体金属物料落入内胆中，然后断开固体物料进料子单元与内胆的连接，并关闭进料仓吹扫单元，氢气经过干燥单元干燥后进入氢气存储单元进行储存，当需要使用氢气时，氢气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学制氢系统，其特征在于，所述制氢系统包括：进料单元：包括固体物料进料子单元和水进料子单元，所述固体物料进料子单元用于向反应器内加入固体金属物料，所述水进料子单元用于向反应器内加入水；反应器：包括保温套和内胆，所述保温套固定在内胆外部，所述内胆与进料单元连接，且内胆内放置催化剂，所述保温套和内胆之间设有加热装置；干燥单元：依次包括水气分离器和干燥器，所述水气分离器与反应器的气体出口连接，所述干燥单元用于氢气的干燥；氢气存储单元：与干燥单元连接，用于储存干燥的氢气或向外提供氢气；吹扫单元：包括抽真空单元以及进料仓吹扫单元，所述抽真空单元与氢气存储单元连接，用于对反应器、干燥单元以及氢气存储单元进行抽真空；所述进料仓吹扫单元与氢气存储单元连接，用于吹扫固体物料进料子单元。2.如权利要求1所述的化学制氢系统，其特征在于，所述水进料子单元包括热水箱、第一热交换器以及第二热交换器，其中，所述第一热交换器和第二热交换器依次设置在反应器与干燥单元的连接管路上，所述第二热交换器的冷源入...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶龙，刘艺培，董伟儿，侯向理，姚宇希，
申请(专利权)人：浙江高成绿能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：